南医化学酸碱解离平衡省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第三章第三章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡1第1页第三节第三节 酸碱理论酸碱理论第二节第二节 弱电解质溶液弱电解质溶液第一节第一节 强电解质溶液强电解质溶液第四节第四节 水电解平衡和溶液水电解平衡和溶液PHPH值值2第2页电解质电解质强电解质和弱电解质强电解质和弱电解质可溶性电解质可溶性电解质难溶性电解质难溶性电解质强电解质强电解质弱电解质弱电解质3第3页二、离子活度和活度因子二、离子活度和活度因子一、强电解质溶液理论关键点一、强电解质溶液理论关键点第一节第一节 强电解质溶液强电解质溶液4第4页 强强电电解解质质(strong electrolyte):在在水水溶溶液液中中能完全解离成离子化合物。
2、能完全解离成离子化合物。特点:特点:1、不可逆性;不可逆性;2、导电性强;、导电性强;NaCl Na+Cl-比如:比如:(离子型化合物)(离子型化合物)HCl H+Cl-(强极性分子)(强极性分子)5第5页 从一些试验结果表明,强电解质在溶液中从一些试验结果表明,强电解质在溶液中得解离度都小于得解离度都小于100%。试验测得几个强电解质溶液解离度试验测得几个强电解质溶液解离度(298K,浓度为,浓度为0.1mol L-1)物质物质 解离度解离度(%)物质物质 解离度解离度(%)HCl 92 NaCl 84HNO3 92 KNO3 83NaOH 846第6页强电解质溶液理论关键点强电解质溶液理论
3、关键点 1923年年Debye P和和Hckel E提出了电解质提出了电解质离子相互作离子相互作用理论用理论(ion interaction theory)。)。其关键点为:其关键点为:强电解质在水中是全部解离;强电解质在水中是全部解离;离子间经过静电力相互作用,每一个离子都被周围电离子间经过静电力相互作用,每一个离子都被周围电荷相反离子包围着,形成所谓离子氛(荷相反离子包围着,形成所谓离子氛(ion atmosphere)。7第7页 因为因为离子氛存在离子氛存在,离子间相互作用而相互牵制,使,离子间相互作用而相互牵制,使溶液中离子溶液中离子不能百分之百地发挥离子应有效能不能百分之百地发挥离子
4、应有效能。使溶液中自由离子浓度降低。使溶液中自由离子浓度降低。离子对模型离子对模型离子氛模型离子氛模型8第8页离子活度和活度因子离子活度和活度因子 活活度度(activity):它它是是电电解解质质溶溶液液中中实实际际上上能能起起作作用离子浓度。符号为用离子浓度。符号为a,单位为,单位为1。活度活度a aB B与摩尔浓度与摩尔浓度c cB B关系为:关系为:a aB B=c cB B/c c 式中式中B称为溶质称为溶质B活度因子活度因子(activity factor),c 为标准摩尔浓为标准摩尔浓度(即度(即 1molL-1)。)。9第9页试验方法只能得到电解质溶液离子平均活度因子试验方法只
5、能得到电解质溶液离子平均活度因子。对于阳离子对于阳离子 a+=c对于阴离子对于阴离子 a-=c对于阳离子对于阳离子 a+=+c对于阴离子对于阴离子 a-=-c10第10页(2)通常把中性分子活度因子视为)通常把中性分子活度因子视为1。(1)当溶液中离子浓度很小时,活度靠近浓度,即)当溶液中离子浓度很小时,活度靠近浓度,即 B 1。(3)对于弱电解质,因其离子浓度很小,)对于弱电解质,因其离子浓度很小,B 1。溶液愈稀,离子间距离愈大,离子间牵制作用愈弱,溶液愈稀,离子间距离愈大,离子间牵制作用愈弱,离子离子氛和离子对出现机会愈少,活度与浓度间差异就愈小。氛和离子对出现机会愈少,活度与浓度间差异
6、就愈小。规规 律律11第11页其定义为:其定义为:式式中中,ci和和 zi分分别别为为溶溶液液中中第第i 种种离离子子物物质质量量浓度和该离子电荷数浓度和该离子电荷数.I 单位为单位为molL-1。离子强度离子强度(ionic strength)12第12页平均活度因子与溶液离子强度关系:平均活度因子与溶液离子强度关系:式式中中,z 和和z分分别别为为正正、负负离离子子所所带带电电荷荷数数,A 为为常常数数,I 是是以以molL-1为为单单位位时时离离子子强强度度值值。只只适适合合用用于于离离子子强强度度小小于于0.02molL-1极稀溶液极稀溶液Debye-Hckel 公式公式13第13页
7、计算以下溶液离子强度:计算以下溶液离子强度:(1)0.10molL-1NaNO3溶液;溶液;(2)0.10molL-1Na2SO4溶液;溶液;(3)0.020molL-1KBr+0.030molL-1ZnSO4溶液。溶液。解:解:(1)0.10molL-1NaNO3溶液;溶液;例例 3-214第14页(2)0.10molL-1Na2SO4溶液;溶液;(3)0.020molL-1KBr+0.030molL-1ZnSO4溶液溶液15第15页试计算试计算0.010molL-1NaCl溶液在溶液在25离子强度、活度因子、离子强度、活度因子、活度和渗透压力。活度和渗透压力。解:解:由计算可知,对于由计算
8、可知,对于11价型强电解质在数值上等于浓度。价型强电解质在数值上等于浓度。16第16页a=bB/b依据依据 i cBRTi 2 试验测得试验测得值为值为43.1kPa,与上述用离子活度计算,与上述用离子活度计算值比值比较靠近,与不考虑活度时计算值较靠近,与不考虑活度时计算值(49.6kPa)相差较大。相差较大。17第17页第二节第二节 弱电解质溶液弱电解质溶液1、弱电解质离解平衡弱电解质离解平衡2 2、弱电解质离解平衡移动弱电解质离解平衡移动18第18页 弱弱电电解解质质(weak(weak electrolyte)electrolyte):在在水水溶溶液液中中只只有有少少部部分分分分子子解解
9、离离成成阴阴、阳阳离离子子,大大部部分分以以分分子子状态存在。状态存在。特点:特点:1、可逆性可逆性,存在一个动态,存在一个动态解离平衡解离平衡;2、导电性弱导电性弱。比如:醋酸解离平衡以下式所表示:比如:醋酸解离平衡以下式所表示:HAcH+Ac-19第19页 解离度解离度(degree of ionization):符号为:符号为 是是指指在在一一定定温温度度下下当当解解离离到到达达平平衡衡时时,已已解解离离分分子子数数与解离前分子总数之比。与解离前分子总数之比。在平衡状态下,弱电解质在水溶液中解离程度大小在平衡状态下,弱电解质在水溶液中解离程度大小能够定量地用能够定量地用解离度解离度来表示
10、:来表示:表示式:表示式:电解质愈弱,解离度就愈小电解质愈弱,解离度就愈小!20第20页 解解离离度度大大小小可可经经过过测测定定电电解解质质溶溶液液依依数性如数性如Tf、Tb或或 等求得。等求得。21第21页弱电解质离解平衡弱电解质离解平衡(Dissocation equilibrium of weak electrolyte)(一)一元弱酸、弱碱解离平衡一)一元弱酸、弱碱解离平衡(二)二)多元弱酸或弱碱离解多元弱酸或弱碱离解22第22页 弱弱电电解解质质在在水水溶溶液液中中只只有有一一部部分分电电离离,一一直直存存在着分子与离子之间电离平衡。在着分子与离子之间电离平衡。以以HAc为例,其离
11、解方程式为:为例,其离解方程式为:普通简写为:普通简写为:23第23页弱电解质分子与其离子之间平衡弱电解质分子与其离子之间平衡。弱电解质离解平衡弱电解质离解平衡(Dissocation equilibrium of weak electrolyte)用用Ka 表示弱酸离解常数表示弱酸离解常数用用Kb 表示弱碱离解常数(比如:一元弱碱氨水)表示弱碱离解常数(比如:一元弱碱氨水)pKa=-lgKa,pKb=-lgKbK与弱电解与弱电解质本性和温质本性和温度相关与浓度相关与浓度无关度无关24第24页(一)一元弱酸、弱碱解离平衡一)一元弱酸、弱碱解离平衡设设HAc浓度为浓度为c,离解度为,离解度为a,
12、到达平衡后,到达平衡后:c-ca a ca a ca a HAc HAcHH+Ac Ac-25第25页奥斯特瓦尔德奥斯特瓦尔德(Ostwald)稀释定律稀释定律(dilution law)当当K很小时很小时,也很小,可认为也很小,可认为1-1,或或注意注意注意注意:只有当只有当a5,或,或c/K500时才能使用上式时才能使用上式(此时误差小于(此时误差小于2)26第26页例例 在在25时,已知时,已知(1)0.100molL-1 HAc溶液解离度为溶液解离度为1.32%;(2)0.0100molL-1HAc溶液解离度为溶液解离度为4.1%,求求HAc解离常数解离常数解:解:(1)521076.
13、10132.01)0132.0(100.0-=-=-=1cK2(2)521075.1041.01)041.0(100.0-=-=-=1cK227第27页 某浓度为某浓度为0.1mol/L一元弱酸一元弱酸,其离解度其离解度1=0.2%,若将若将该溶液稀释该溶液稀释,则其离解度将增加到则其离解度将增加到2=0.4%,计算稀释后计算稀释后,该弱酸溶液浓度该弱酸溶液浓度.解解:c c1 11 12 2=c c2 22 22 2即即:0.1(0.2):0.1(0.2)2 2=c c2 2(0.4)(0.4)2 2 c2=0.025(mol/L)即稀释后该一元弱酸浓度为即稀释后该一元弱酸浓度为0.025m
14、ol/L.28第28页 多元弱酸多元弱酸(或弱碱或弱碱)在水溶液中离解是分步进行,在水溶液中离解是分步进行,称为分级离解。称为分级离解。比如比如:H3PO4,其离解分三步完成,每一步都其离解分三步完成,每一步都有对应离解平衡,每一级解离都有其对应解离常数。有对应离解平衡,每一级解离都有其对应解离常数。二二 多元弱酸或弱碱离解多元弱酸或弱碱离解29第29页第三级离解第三级离解HPO42-H+PO43-第二级离解第二级离解H2PO4-H+HPO42-H3PO4 H+H2PO4-第一级离解第一级离解H3PO4三级离解:三级离解:多元弱电解质离解多元弱电解质离解30第30页2 弱电解质离解平衡移动弱电
15、解质离解平衡移动31第31页影响解离平衡原因影响解离平衡原因1 1、温度、温度(影响并不显著影响并不显著)2 2、同离子和盐影响同离子和盐影响32第32页同离子效应同离子效应(common ion effect)在弱电解质溶液中,加入一个与该弱电解质含在弱电解质溶液中,加入一个与该弱电解质含有相同离子强电解质时,有相同离子强电解质时,弱电解质解离度会降低。弱电解质解离度会降低。这种现象叫作同离子效应。这种现象叫作同离子效应。HAc H+Ac-NaAc Na+Ac-33第33页例例4 25时时lL浓浓度度为为0.100molL-1 HAc溶溶液液中中加加入入0.100molL-1 NaAc后后(
16、设设溶溶液液总总体体积积不不变变),HAc解解离离度有何改变度有何改变?(已知(已知25时醋酸时醋酸Ka=1.7610-5)解:解:解:解:(1)(1)求出未加求出未加求出未加求出未加NaAcNaAc时时时时HAcHAc离解度:离解度:离解度:离解度:因因因因c c/K K 50050034第34页(2 2)当在)当在lLlL浓度为浓度为0.100molL0.100molL-1-1HAcHAc溶液中加入溶液中加入0.100molNaAc0.100molNaAc后,后,35第35页 因为因为HAc解离度很小,加入解离度很小,加入NaAc后,因为同离子效应,使后,因为同离子效应,使HAc解离度更小
17、,则解离度更小,则x很小。所以,很小。所以,HAc0.100 x0.100molL-1 Ac0.100 x0.100molL-1x=1.7610-5故:故:即即即即 HH+1.76101.7610-5-5molLmolL-1-10.01760.0176HAc解离度由原来解离度由原来1.33%降低到降低到0.0176%。36第36页在在弱弱电电解解质质溶溶液液中中加加入入与与弱弱电电解解质质无无关关强强电电解解质质盐盐类类时时,该该弱弱电电解解质质解解离离度度会会增增大大,这这种现象称为盐效应。种现象称为盐效应。盐效应盐效应(salt effect)37第37页例例5 在在0.100molL-1
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